Biologia-Obtenção de matéria pelos seres autotróficos

Para que o processo de autotrofia ocorra, estes seres utilizam energia luminosa – seres fotoautotróficos – ou energia resultante de reações de oxidação-redução de determinados compostos químicos – seres quimioautotróficos.

4.1. Fotossíntese

A fotossíntese é um processo complexo que envolve a utilização da energia luminosa na produção de substâncias orgânicas a partir de CO2 e H2O , com a libertação de O2 , realizado pelas cianobactérias, pelas algas e pelas plantas. Pode, por isso, dizer-se que estes seres convertem a energia luminosa em energia química.
De uma forma genérica, pode equacionar-se a fotossíntese da seguinte maneira:

6CO2+12H2O -----» C6H12O6+6O2+6H2O

A fotossíntese reveste-se de uma grande importância para os seres vivos porque:

• Produz substâncias orgânicas a partir de substâncias inorgânicas;
• Transporta a energia luminosa em energia química, que fica armazenada nos compostos orgânicos sintetizados;
• Produz o oxigénio, gás essencial para a sobrevivência da maioria dos seres vivos.
• Os principais pigmentos fotossintéticos presentes nas plantas e nas algas são as clorofilas. Através da análise do espectro de absorção dos diferentes pigmentos, constata-se que as clorofilas a e b possuem picos de absorção que se situam nas zonas azul-violeta e vermelho-alaranjado do espectro de luz visível. Por essa razão, plantas sujeitas experimentalmente a luz com diferentes comprimentos de onda apresentam diferentes taxas fotossintéticas.

Quando os pigmentos fotossintéticos absorvem luz, os seus electrões passam para níveis de energia superiores. Os electrões excitados podem, seguidamente, regressar ao nível energético inicial – estado fundamental – libertando energia sob a forma de calor ou de luz, sendo este último caso designado fluorescência.

Atualmente, que as clorofilas e os outros pigmentos fotossintéticos estão dispersos na bicamada fosfolipídica da membrana interna dos seus cloroplastos.

Durante as décadas de 40 e 50, foram realizadas experiências que contribuíram para esclarecer as etapas envolvidas no processo fotossintético. Essas experiências permitiram verificar que a fotossíntese compreendia duas fases:

• Uma fase em que as reações dependem da luz – fase fotoquímica.
• Uma fase não dependente diretamente da luz – fase química.

Fase Fotoquímica

Nesta fase, também designada por fase dependente da luz, a energia luminosa, captada pelos pigmentos fotossintéticos, é convertida em energia química, que vai ser utilizada na fase seguinte. Nesta etapa ocorrem:

• Fotólise da água – desdobramento da molécula de água em hidrogénio e oxigénio na presença da luz:

H2O---» 2 H+ + 2e- + 1/2 O2

O oxigénio é libertado e os hidrogénios cedem os seus electrões, que vão ser captados pela clorofila quando oxidada. Por esta razão, a água é considerada o dador primário de electrões.

• Oxidação da clorofila – a clorofila, quando excitada pela luz, perde electrões, ficando oxidada. Esses electrões vão ser transferidos ao longo de uma cadeia de moléculas transportadoras de electrões até serem captados por um transportador de electrões, que fica reduzido.

•  Fotofosforilação – ao longo da cadeia transportadora de electrões ocorrem reações de oxidação-redução com libertação de energia. Essa energia é utilizada na fosforilação do ADP em ATP num processo chamado fotofosforilação.

Fase Química

Nesta fase, também designada por fase não dependente da luz, ocorre a redução do CO2 e a síntese de compostos orgânicos num ciclo de reacções conhecido como ciclo de Calvin. Este compreende, basicamente, as seguintes etapas:

• Fixação do CO2 ;
• Produção de compostos orgânicos;
• Regeneração da ribulose difosfato (RuDP).
• De uma forma mais particular:
• O ciclo de Calvin tem início com a combinação do C com uma pentose, isto é, um glícido formado por cinco átomos de carbono – ribulose difosfato (RuDP) – originado um composto intermédio instável, com 6 carbonos;
• Este composto origina, imediatamente, duas moléculas com três átomos de carbono – ácido fosfoglicérico (PGA);
• As moléculas de PGA são fosforiladas pelo ATP e posteriormente reduzidas pelo NADPH, provenientes da fase fotoquímica, formando aldeído fosfoglicérico (PGAL);
• Por cada doze moléculas de PGAL formadas, dez são utilizadas para regenerar a RuDP e duas são utilizadas para sintetizar compostos orgânicos;
• Para se formar uma molécula de glicose, é necessário que o ciclo se realize seis vezes, gastando-se seis moléculas de C , dezoito moléculas de ATP (três por cada ciclo) e doze moléculas de NADPH (duas por cada ciclo).

Durante a fase não dependente directamente da luz (reacções químicas), verifica-se:

•  A incorporação do Co2 ;

• A utilização da energia química contida no ATP e poder redutor do NADPH para formar compostos orgânicos.

4.2. Quimiossíntese

A quimiossíntese é um processo de síntese de compostos orgânicos que utiliza, tal como a fotossíntese, o dióxido de carbono como fonte de carbono, mas, em vez da energia solar, usa a energia proveniente da oxidação de substâncias inorgânicas, como a amónia, os nitritos, o enxofre e o ferro. Só algumas bactérias conseguem realizar este processo, como por exemplo, as bactérias nitrificantes, as bactérias sulfurosas, etc.

Na quimiossíntese, tal como na fotossíntese, é possível distinguir duas fases:

•  Produção de moléculas de ATP e redução de um transportador (NADPH) – da oxidação de compostos minerais (por exemplo, ) libertam-se electrões (e ) e protões ( ) que vão ser transportados ao longo de uma cadeia, ocorrendo a fosforilação de ADP em ATP e a redução do transportador (NAD em NADPH).

• Fixação de dióxido de carbono – esta fase corresponde à fase química da fotossíntese, ocorrendo também aqui um ciclo idêntico ao de Calvin, onde intervêm as moléculas de ATP e de NADPH produzidas na fase anterior. Neste ciclo verifica-se a fixação do dióxido de carbono, que é reduzido, permitindo a formação de substâncias orgânicas.

A fotossíntese e a quimiossíntese diferem basicamente em dois aspectos:

• Na fonte de energia utilizada – energia solar (fotossíntese) e energia resultante da oxidação de compostos minerais (quimiossíntese);

• Na fonte de protões ( H+) e electrões ( e-) – molécula de água (fotossíntese) e oxidação de compostos minerais (quimiossíntese).

Informação das imagens:

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